AVR单片机入门与速成攻略
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2.4 程序

2.4.1 程序的构成

C程序的构成是由一个main函数和若干个其他函数构成的，以下我们用一个实际的例子来说明C程序的构成。

#include <avr/io.h>
int main(void)
{
      DDRC=0x0F;      //将PORTC端口低四位设为输出     0000 1111
      PORTC=0x01;     //使PORTC端口最低位输出高电平   0000 0001
     while(1)
     {
     }
}

在上面的程序中，第一行“#”是预处理命令行起始符号，“include”是预处理命令，表示程序在这里引用了来自另外一个地点的文件，“include”用于将该文件中编写的程序行包含到本程序中使用。“io.h”是C编译器（GCC）提供的头文件，用于对AVR单片机的寄存器作规范化的定义，avr/指定了该文件存放的文件夹。

程序的第二行是一个函数。我们知道，C语言是一个模块化的语言，它的主要部分就是由多个具有特定功能的函数构成的。“main”函数和C语言中的其他函数在结构上是一致的，但它的名称是固定的“main”，即主函数的意思。在一个C源程序中，有且仅有一个主函数，而且无论主函数位于源程序的什么位置，程序执行时都必须从这里开始。

主函数的函数类型为int，函数名称后面圆括号里面的“void”表示该函数是没有输入参数的。在“main”函数的函数体中，第一个语句是一个赋值语句，意思是给寄存器DDRC赋值为十六进制的“0FH”；第二个语句也是一个赋值语句，意思是给寄存器PORTC赋值为十六进制的“01H”，每一个程序行都以分号“；”结束。

接下来的程序行是一个while语句。它是一个循环语句，用来控制程序段（即循环体）的重复执行。这里需要明确的是，单片机的程序都是一个趋于无限的死循环，程序中使用了while(1)的写法，使程序在此进入持续的循环状态。

图2-5 主函数的运行过程

分析程序的运行过程，主函数是程序运行的开始。程序从主函数的函数体第一行开始执行，直至while循环之前，这一部分在每次系统复位后会顺序执行一次，程序中变量的声明，系统的初始化等可以放在这一部分运行；之后，程序进入由while语句构成的主循环中。这部分语句在程序运行时会无限地循环执行，适用于软件查询标志位、扫描按键和数码管等需要不间断访问的部分。主函数的运行过程如图2-5所示。

2.4.2 程序的注释

为了便于对程序的理解，可以在程序行的适当位置加入注释。注释有两种，一种是单行的注释，即在需要注释的文字前面加入两个斜杠，其格式为：

// 注释的文字

另一种是多行的注释，即在要注释的段落开始位置加入一个斜杠和一个乘号，在段落的结束位置再加入一个乘号和一个斜杠，具体格式为：

/*  注释的文字 注释的文字 注释的文字 注释的文字 注释的文字 注释的文字
    注释的文字 注释的文字 注释的文字 注释的文字 注释的文字 注释的文字
*/

被注释的文字在编辑器中是用绿色来显示的，在对程序进行编译时，被注释的文字不参加编译，也不会干扰程序的运行。经常对程序代码进行注释是一个好习惯，它不但可以帮助别人理解你的代码，也给日后自己的阅读带来方便。

2.4.3 局部变量和全局变量

变量的有效性范围称为变量的作用域，C语言中所有的量都有自己的作用域，变量说明的方式不同，决定了其作用域也不同。C语言中的变量，按作用域范围不同可分为两种，即局部变量和全局变量。

1.局部变量

局部变量也称为内部变量。局部变量是在函数内部进行定义和说明的，其作用域仅限于函数内部，离开该函数后再使用该变量是非法的。例如：

void delay(unsigned int t)
{
    unsigned int x,y;
     for(x=t;x>0;x--)
    {
     for(y=2650;y>0;y--)
     {
    }
   }
}

在上面的delay函数内部，定义了两个变量x和y，这两个变量在delay函数内部使用是合法的，或者说变量x和y的作用域仅限于delay函数内部。C程序中允许在不同的函数中使用相同的局部变量名，但它们代表不同的对象，调用时会分配不同的内存单元，互不干扰。另外，在主函数中定义的变量也是局部变量，只能在主函数中使用，主函数中也不能使用其他函数中定义的变量。

2.全局变量

全局变量也称为外部变量，它是在函数的外部定义的变量。全局变量不属于某一个函数，而是属于某一个源程序文件。全局变量的作用域是整个源程序，在函数中使用全局变量，同样需要先定义后使用。例如：

#include <avr/io.h>                //包含AVR头文件
unsigned int  NUM;                 //定义全局变量NUM用于显示
void  display(unsigned int K);     //数码管显示函数声明
…
int main(void)
{
    …
    while(1)
    {
       …
       display(NUM);               //扫描数码管
    }
}
void   display(unsigned int K)
{
    unsigned char NUM4,NUM3,NUM2,NUM1;     //定义四个局部变量
    …
}

在以上的代码中，变量NUM是一个全局变量，它的定义位置是在函数的外面，因此它的作用域是整个程序，NUM变量在程序的任何地方调用都是合法的。全局变量经常用来作为函数间数据的传递。在display函数的内部定义的变量NUM1－NUM4则是局部变量，它属于display函数内部，也只能在该函数内部使用。

2.4.4 变量修饰关键词

1.extern：外部型变量声明

一个C程序往往需要包含多个源文件，如果在程序中想使用另一个源文件中已经定义好的外部变量，可以用“extern”来修饰该变量，将该变量的作用域扩展到本文件中。例如我们在一个名为number.h的源文件中做了如下定义：

unsigned char  NUM；

之后，在当前程序中有如下程序行：

include<avr/io.h>
include "number.h"

在接下来的程序行里直接使用NUM这个变量是非法的，但为了不重复定义NUM，可以使用如下的方式：

extern  unsigned char  NUM ;

这时再使用NUM这个变量就是合法的了。

2.volatile：易变型变量声明

变量修饰词“volatile”，用来描述变量的活跃程度，用它修饰的变量表明其值是会随机变化的。“volatile”类型定义告诉编译器为这个变量要保留固定的地址空间，以方便随时读取，例如：

volatile  unsigned char  DOTO  @0x12;

3.const：常数型变量声明

用“const”类型修饰的变量会成为常数，程序在运行过程中将不能对其值进行修改。除了位变量以外，其他所有基本类型的变量在使用“const”修饰变成常数后，将被保存在程序存储器（FLASH）中，而不再在数据存储空间（RAM）内存储，这样可以大大节省RAM的空间。例如可以将数码管的段码表数组用“const”类型来修饰：

const unsigned char table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d};

这里有一点需要说明的是，“const”类型修饰的位变量仍然会被放置在RAM中，但程序不能对其值进行修改。

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